Робочий аркуш «Теплообмінники (LMTD)» з відповідями

Безкоштовний робочий аркуш для друку «Теплообмінники (LMTD)»: 6 задач від легких до рівня іспиту, з ключем відповідей. Роздрукуйте його або збережіть як PDF.

Для викладачів: можна безкоштовно друкувати, копіювати й використовувати на заняттях. Кожен новий аркуш має нові значення і власні відповіді. Будемо вдячні за посилання на ExamProblems на сторінці вашого курсу.

Ім’я: ____________________   Дата: ____________

1.Легка
довжинаT160 °C130 °C?10 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується від 160 до 130 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що надходить при 10 °C. Втрат тепла в довкілля немає. Знайдіть температуру води на виході Tc,out.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 160 → 130 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °C
Tc,out = °C
2.Легка
довжинаT155 °C130 °C30 °C80 °CΔT₁ΔT₂прямотечія

У прямотечійному теплообміннику гарячий теплоносій охолоджується від 155 до 130 °C, а холодний нагрівається від 30 до 80 °C. Знайдіть середньологарифмічний температурний напір ΔTlm.

Th: 155 → 130 °CTc: 30 → 80 °C
ΔTlm = K
3.Середня
довжинаT180 °C130 °C135 °C25 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Кожухотрубний теплообмінник (один хід у міжтрубному просторі, два ходи в трубах) має передавати 550 kW. Гарячий теплоносій охолоджується від 180 до 130 °C, а холодний нагрівається від 25 до 135 °C. Поправковий коефіцієнт до LMTD для цієї схеми F = 0,9, а U = 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Q̇ = 550 kWF = 0,9U = 1000 W/(m²·K)Th: 180 → 130 °CTc: 25 → 135 °C
A = m²
4.Середня
довжинаT105 °C20 °C55 °CΔT₁ΔT₂пара, що конденсується

У конденсаторі пара конденсується за сталої температури 105 °C на зовнішній поверхні труб. Охолоджувальна вода (2 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) тече трубами й нагрівається від 20 до 55 °C. Коефіцієнт теплопередачі 1000 W/(m²·K). Знайдіть потрібну площу теплообміну A.

Ts = 105 °Cṁ = 2 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc: 20 → 55 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
5.Складна
довжинаT120 °C45 °C35,63 °C15 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) охолоджується з 120 до 45 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 3 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 15 °C. При U = 800 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 120 → 45 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 800 W/(m²·K)
A = m²
6.Складна
довжинаT115 °C65 °C36,28 °C30 °CΔT₁ΔT₂протитечія

Гаряча олива (0,5 kg/s, cp = 2,1 kJ/(kg·K)) охолоджується з 115 до 65 °C у протитечійному теплообміннику. Вона нагріває 2 kg/s води (cp = 4,18 kJ/(kg·K)), що входить при 30 °C. При U = 200 W/(m²·K) знайдіть потрібну площу теплообміну A.

ṁh = 0,5 kg/scp,h = 2,1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 65 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 30 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Ключ відповідей

  1. 1. Tc,out = 17,54 °C
  2. 2. ΔTlm = 81,85 K
  3. 3. A = 8,63 m²
  4. 4. A = 4,436 m²
  5. 5. A = 6,151 m²
  6. 6. A = 4,867 m²

Повні покрокові розв’язки: тренуйте цю тему на examproblems.com.